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认识并理解电子的运动速度

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发表于 2015-7-8 20:07:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
电子的运动速度
电流沿着导线的传播速度等于光速,也就是每秒钟能跑过三十万公里。但是这并不是说,形成这个电流的电子也是以光速运动的。
电路闭合以后,电场就沿着导线以光速传播。假设电路很长,那末在一秒钟后,电场就传到了离闭合处三十万公里的地方,使那里的电子开始运动起来,就是说,电流传到了那里。但是,这是“当地”的电子开始运动了,并不是电子从闭合处跑到了离闭合处三十万公里的地方。由于电场而引起的电子平均运动速度,在实际应用的电压下,一般只有每秒几个毫米。也就是说,每小时大约只运动10米。为了对比,我们可以指出,步行的速度约为每小时5公里,也就是5000米,约比电子的运动快500倍。
事实上,在没有电场的时候,导线中的自由电子也是在杂乱地运动着。这种运动称为热运动,其速度约为每秒几十公里。电子在作热运动时,不断地和别的电子以及原子碰撞,因而速度的大小和方向都在不断变化。粗略地说,在每一瞬间,有多少电子向某一方向运动,就有同样多的电子向相反的方向运动,所以总地说来,电子热运动所产生的电效应是互相抵消的,因而就没有电流。(当然,精确地说,电子热运动产生的电效应并不是恰好完全抵消的,而多少有一点残余,这就是一切导体或电阻都会产生热噪声的原因。)
在电子受到电场作用的时候,除了热运动速度以外,还要迭加上由电场作用而产生的速度。例如,原来在电场作用方向运动的电子,速度增大,而在相反方向上运动的电子,速度减小。结果平均地说,所有的自由电子都顺着电场作用的方向移动。电子的这种移动就是电流。
导线中的电子由于电场作用而得到的电子速度,在两次碰撞之间的时间内,可能很大,灰到每秒几公里。但是,无数次的碰撞,使得电子在电场作用方向上的实际位移速度极小,象前面所说的那样,一般每秒只有几个毫米。
电子在真空中的运动速度,要比导线中大得多,因为电子运动时不会和其它粒子相碰。这时电子的运动速度只决定于电场的加速作用,并且要比热运动速度大得多。例如,电子管加上250伏的屏压时,其中的电子就以每秒9000公里的速度飞过阴极和板极的空间。在电视显象管和电子显微镜中,阳极所加的电压为几千、几万伏,因此电子的运动速度还要更大一些。
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